STM32 芯片架构

STM32 芯片架构

把STM32 想像类比成一台电脑。
CPU 通过 总线（Bus） 控制各类外设。

各部分功能如下：

1. CPU：包含运算器，控制器及若干寄存器，是单片机的控制和指挥中心。

2. ROM (STM32中称为FLASH)：用于存放程序和数据，为只读储存器。更改（擦除）和写入程序都较为麻烦， 需要遵守FLASH相关的协议。可以认为是计算机的硬盘。

3. RAM(STM32中称为SRAM)：用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。可以随机读入或读出，读写速度快，读写方便；但是断电或复位会丢失数据。可以认为是计算机的内存。

4. 总线矩阵：总线矩阵用于主控总线之间的访问仲裁管理，提高了各部件交流的效率。

5. 寄存器：虽然图里面没有寄存器，但是后续会经常提到它。寄存器可以看成储存0和1的一个指定名字和功能的地址。如果我们要在某个引脚输出一个低电平，我们只要往相的引|脚对应的寄存器写一个1，即可实现。

6. GPIO：通用型输入输出（接口），意思是你可以随意使用它输出或输入0和1，甚至以115200次每秒的速度翻转或接收0和1。

说明：上面的各部分功能都集成在一个芯片上，集成度高。

ICode 总线

ICode 中的 I 表示 Instruction，即指令，它是专门用来取指令的。
我们写好的程序编译之后都是一条条指令，存放在 Flash 中，内核要读取这些指令来执行程序就必须通过 ICode 总线，它几乎每时每刻都需要被使用，是专门用来去指的。

驱动单元

1.DCode 总线

DCode 中的 D 表示 Data，即数据，那说明这条总线是用来取数的。我们在写程序的时
候，数据有常量和变量两种，常量就是固定不变的，在C语言中用const 关键字修饰，是放在内部Flash中，变量是可变的放在内部SRAM当中。

2.系统总线

系统总线主要是访问外设的寄存器，我们通常说的寄存器编程，即读写寄存器都是通
过这根系统总线来完成的。

3.DMA 总线

DMA 总线也主要是用来传输数据，这个数据可以是在某个外设的数据寄存器，可以在SRAM，可以在内部的 FLASH。因为数据可以被 Dcode 总线和 DMA 总线访问，所以为了避免访问冲突，在取数的时候需要经过一个总线矩阵来仲裁，决定哪个总线在取数。

4.总线矩阵

总线矩阵：主要负责协调内核总线与DMA主控总线之间的访问仲裁，因为系统内核总线和DMA主控总线都能访问数据（来自FLASH、SRAM或者某个外设），避免冲突，需要总线矩阵来仲裁决定在哪个总线进行访问。

被动单元

1.内部 FLASH

FLASH，我们编写好的程序就放在这个地方。
一般程序编译后的二进制代码存储的地方，常量或者const修饰的也放在这里。
内核通过 ICode 总线来取里面的指令。

2.内部 SRAM

内部SRAM：程序函数内部的局部变量和全局变量，堆（malloc分配）栈（局部变量）等。
内核通过DCODE总线访问SRAM

3.FSMC（Flexible static memory controller）: 灵活静态存储控制器

灵活的静态的存储器控制器，通过 FSMC，我们可以扩展内存，如

• 外部的SRAM
• NANDFLASH
• NORFLASH
  注意的是：
• FSMC 只能扩展静态的内存，即名称里面的 S： static。
• 不能是动态的内存，比如 SDRAM 就不能扩展。

4.AHB到APB的桥

从 AHB 总线延伸出来的两条 APB2 和 APB1 总线，上面挂载着 STM32 各种各样的特色外设。我们经常说的GPIO、串口、 I2C、 SPI这些外设就挂载在这两条总线上，这个是我们学习 STM32 的重点，就是要学会编程这些外设去驱动外部的各种设备。

• AHB总线：是Advanced High performance Bus的缩写，译作高级高性能总线，这是一种【系统总线】。AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接。AHB 系统由主模块、从模块和基础结构(Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。

• APB1总线：连接的是低速外设，包括电源接口、备份接口、CAN、 USB、 12C1、 12C2、 USART2、 USART3、 UART4、 UART5、 SP12、 SP3等。

  • 操作速度限制于36MHZ

• APB2总线：连接的是高速外设，包括UART1、SPI1、 Timer1、 ADC1、 ADC2、 ADC3、所有的普通1/0口（PA-PE)、第二功能V/O (AFIO)口等。

  • 操作速度限制于72MHZ。

STM32外设

1. MISC：把NVIC的外设驱动放在了misc.c中（NVIC提供中断控制器，用于总体管理异常，称之为“内嵌向量中断控制器）
2. ADC：模数转换
3. BKP：备份数据
4. CAN：CAN总线是一种通信方式。STM32主要负责程序的运行,而CAN总线只是一种通信协议。STM32之间的通信可以通过CAN总线进行数据交换。
5. CEC：网络模块
6. DAC：数模转换
7. DBGMCU：调试支持
8. DMA：直接内存存取控制器（传输数据）
9. EXTI：外部中断事件控制器
10. FLASH：闪存存储器
11. FSMC：灵活的静态存储器控制器
12. GPIO：通用输入输出
13. I2C：I2C接口
14. IWDG：独立看门狗
15. PWR：电源/功耗控制
16. RCC：复位与时钟控制器
17. RTC：实时时钟
18. SDIO：SDIO接口
19. SPI：串行外设接口
20. TIM：定时器
21. USART：通用同步/异步接收器
22. WWDG：窗口看门狗

STM32 开发方式

STM32的3种开发方式：寄存器开发，标准库，HAL库。

1. 寄存器开发：通过直接操作寄存器进行开发，但是由于STM32的寄存器数量众多，逐个查询比较繁琐。
2. 标准库：ST公司为每一款芯片都编写了一份库文件，也就是工程文件里的stm32F1XX…之类的，这些.c .h文件中包含了一些常用量的宏定义，一些外设也通过结构体进行包装起来，例如GPIO口时钟等，只需要配置结构体变量的成员就可以修改外置的配置寄存器。
3. HAL（Hardware Abstraction Layer）库：硬件抽象层。是ST公司为了更好的移植性推出的一个软件库。相对于标准库来说更为简洁。只要使用相通的外设，程序可以通用。ST公司研发的STM32CubeMX软件，可以通过图形化的配置功能，直接生成整个使用HAL库的工程文件。

STM32 启动方式

1. 用户闪存存储器启动模式（Main Flash memory） 正常的用户工作模式，通过 jtag 和 swd 模式进行下载程序，重启后也直接从这启动程序。

2. 系统存储器启动模式（System memory） 从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。

3. SRAM启动（Embedded Memory） SRAM，没有程序存储的能力，这个模式一般用于程序调试。